Determination of anions in geothermal waters with ion chromatography and bicarbonate with spectroscopic method

Abstract

Bu tez iki tamamlayıcı bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde gerçek yeraltı suyu örneklerinde yedi farklı anyonun (Florür, Klorür, Nitrit, Bromür, Nitrat, Fosfat ve Sülfat) eşzamanlı analizleri iyon kromatografi metoduyla gerçekleştirilmiştir. Bazı validasyon testleri ve anyonların analizi için optimum koşullar araştırılmıştır. Anyonların analizi filtrasyon ve/veya seyreltme işlemlerinden sonra örneklerin cihaza enjeksiyonu ile gerçekleştirilmiştir. Methodun kesinliği ve doğruluğu her bir standart için üç farklı konsantrasyon düzeyinde incelenmiştir. Gerikazanım çalışmaları standartların yeraltı suyu ve içme suyu örneklerine eklenmesiyle yapılmıştır. Yeraltı suyu örneklerinde gerikazanım testleri ardışık iki ay ara ile toplanan örnekler üzerinde gerçekleştirilmiştir. Yeraltı suyu örnekleri için kesinlik aynı zamanda gün içi ve günler arası tekrarlanabilirliğin % bağıl standart sapması (%RSD) olarak da araştırılmıştır. Standart sapma ve bağıl standart sapma değerleri sekiz ay boyunca toplanan 220 adet gerçek yeraltı suyu örneğinde değerlendirilmiştir. İkinci kısımda yeraltı suyu örneklerinde bikarbonat (HCO3-) analizi spektrofotometrik, titrimetrik ve potasiyometrik methotlarla gerçekleştirilmiştir. [N,N'-bis(4-dimetilaminobenziliden)benzen”“1,4-diamin (Y-10), 4-[4-(dimetilamino) fenilmetilen]aminoasetofenon (Y-11) ve 4-(4-(dimetilamino)fenil)metilenamino benzonitril (Y-13)] boyaları HCO3- iyonunun spektrofotometrik analizi için önerilmiştir. İndikatör boyalar, etanol, diklorometan, tetrahidrofuran, toluen-etanol karışımı (80:20)çözücülerinde, katı matriks olan PVC de ve iyonik sıvı içerisinde karakterize edilmiştir. İndikatör boyaların maksimum absorpsiyon dalga boyu (?abs) ve molar absorptivite katsayıları (?) yukarıda söz edilen tüm matrikslerde UV-Vis spektrofotometresi ile belirlenmiştir. Boyar maddelerin asitlik sabitleri HCO3- analizinde kullanılabilirliğini araştırmak amacıyla belirlenmiştir. Diğer metal katyonlarına olan yanıtları da test edilip değerlendirilmiştir. This thesis consists of two complimentary chapters. In the first part, simultaneous ion chromatographic analysis of seven different anions (Fluoride, Chloride, Nitride, Bromide, Nitrate, Phosphate, Sulfate) in real groundwater samples were performed by ion chromatography method. Some validation tests and the optimum conditions for the determination of anions were studied. Analysis of anions was performed by injection of samples to the chromatographic system after filtration and/or dilution. The precision and accuracy of the method were tested at three different concentration levels for each standard. Recovery studies were performed by adding standards in to the geothermal groundwater and drinking water samples. For groundwater samples recovery tests was performed between two successive months. Precision was also assessed as the percentage relative standard deviation (% RSD) of both repeatability (within-day) and reproducibility (between-day and different concentrations) for groundwater samples. SD and RSD values of 220 real groundwater samples acquired during 8 months were evaluated. In the second part, bicarbonate (HCO3-) analysis in groundwater samples was performed by spectrophotometric, titrimetric and potentiometric methods. New indicator dyes namely [N, N'-bis(4-dimethylaminobenzylidene)benzene”“1,4-diamine (Y-10), 4-[4-(dimethylamino) phenylmethylene]amino acetophenone (Y-11) and 4-(4-(dimethylamino)phenyl)methyleneamino benzonitrile (Y”“13)] were offered for absorption based analysis of HCO3- anion. The indicator dyes were characterized in the different solvents of ethanol (EtOH), dichloromethane (DCM), tetrahydrofurane (THF) and Toluene/Ethanol (To: EtOH) mixture (80:20)), in solid matrix of PVC and in Ionic Liquid media. Maximum absorption wavelength (?abs) and molar extinction coefficients (?) of the indicators were determined with Uv-Vis spectrophotometer in all of the employed matrices. Acidity constant values of three different indicator dyes were calculated in ethanol and polyvinylchloride for HCO3- sensing purposes. Cross sensitivities of the indicator dyes to other cations was also tested and evaluated.